CN110823742B - 一种风电叶片雨蚀测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风电叶片测试技术领域,具体涉及一种风电叶片雨蚀测试系统,包括控制器、信息采集单元和执行单元;执行单元用于在控制器的控制下向以设定速度旋转的风电叶片进行液体喷淋;信息采集单元用于对喷淋完成的风电叶片进行损害情况的采集,并上传至控制器进行分析。在本发明中,需要保证风电叶片的转速可控制,包括匀速中的低速和高速,以及变速过程,从而使得整个测试获得更多的条件,保证测试的准确性,在喷淋完成后,风电叶片上会获得近似实际使用情况中而造成的损害,通过上述损害的分析可实现雨蚀的测试结果。

Description

一种风电叶片雨蚀测试系统
技术领域
本发明涉及风电叶片测试技术领域,具体涉及一种风电叶片雨蚀测试系统。
背景技术
目前,针对风电叶片前缘防护材料的防护寿命即耐久性没有标准的评测方法和评估标准,行业内公认通过实验设备模拟高速雨水的冲刷破坏来对防护寿命进行评价。但目前测试完成的风电叶片需要人为进行损害的观察和评价,并没有一种可自动实现其评价的系统来保证测试结果的权威性。
鉴于上述问题,本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研究创新,以期创设一种风电叶片雨蚀测试系统,使其更具有实用性。
发明内容
本发明中提供了一种风电叶片雨蚀测试系统,从而解决背景技术中的问题。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种风电叶片雨蚀测试系统,包括控制器、信息采集单元和执行单元;
所述执行单元用于在所述控制器的控制下向以设定速度旋转的风电叶片进行液体喷淋;
所述信息采集单元用于对喷淋完成的所述风电叶片进行损害情况的采集,并上传至所述控制器进行分析。
进一步地,所述控制器实现喷淋液体至少以下参数的控制:雨滴尺寸、降雨量、温度和盐度。
进一步地,所述信息采集单元为图像采集设备,用于向所述控制器发送所述风电叶片的图像。
进一步地,所述控制器对来自所述信息采集单元图像中的裂纹的轮廓进行检测,并对各裂纹图像进行拼接为整幅图像来计算其几何参数。
进一步地,所述控制器通过图像处理算法实现所述裂纹的探测与识别,并根据目标探测与识别的结果对所述信息采集单元的分辨率进行调节,其中,在目标识别过程中的分辨率高于目标探测过程中的分辨率。
进一步地,目标探测过程中的分辨率通过合并相邻像素的方式获得。
进一步地,将所述图像转化为灰度图,并对其进行二值化处理,对二值图中的裂缝轮廓进行线段提取,从而组成多边形,通过各个多边形的拼接获得所述整幅图像。
通过上述技术方案,本发明的有益效果是:
在本发明中,需要保证风电叶片的转速可控制,包括匀速中的低速和高速,以及变速过程,从而使得整个测试获得更多的条件,保证测试的准确性。在喷淋完成后,风电叶片上会获得近似实际使用情况中而造成的损害,通过上述损害的分析可实现雨蚀的测试结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为风电叶片雨蚀测试系统的结构示意图;
图2为风电叶片雨蚀测试系统的框架图;
图3为执行单元的一种具体实施方式;
图4为图3中A处的局部放大图;
图5为信息采集单元所采集到的图像的处理流程;
图6为裂缝轮廓的线段提取示意图;
附图标记:控制器1、信息采集单元2、执行单元3、腔体31、喷嘴结构32、阻流板33、桶体34、顶盖35、套管36、入水硬管37、限位凸台37a、入水口37b、风电叶片4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
在本发明的描述中,需要说明的是,属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体式连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。
如图1和2所示,一种风电叶片雨蚀测试系统,包括控制器1、信息采集单元2和执行单元3;执行单元3用于在控制器1的控制下向以设定速度旋转的风电叶片4进行液体喷淋;信息采集单元2用于对喷淋完成的风电叶片进行损害情况的采集,并上传至控制器1进行分析。
在本发明的上述实施例中,需要保证风电叶片4的转速可控制,包括匀速中的低速和高速,以及变速过程,从而使得整个测试获得更多的条件,保证测试的准确性。在喷淋完成后,风电叶片4上会获得近似实际使用情况中而造成的损害,通过上述损害的分析可实现雨蚀的测试结果。
其中,控制器1实现喷淋液体至少以下参数的控制:雨滴尺寸、降雨量、温度和盐度。
目前,在具体实施的过程中,以下参数较为常规使用:
雨滴尺寸(直径):3.0~4mm
雨滴的下降高度:300~400mm
雨水强度:15`30mm/h
水温:20~30℃
测试样品的尾端速度:120~210m/s
其中,对雨滴下降高度的控制较为容易实现,只需保证从雨滴产生到风电叶片4所在位置的高度即可;对于雨水强度也可根据对雨水的泵送压力进行控制;水温则在向执行单元3进水前则确保温度需求;测试样品的转速可仿照目前风电叶片4的实际转动方式而获得精准的控制。
针对雨滴尺寸的控制,在具体实施过程中,提供了一种具体的执行单元3,如图3所示,包括腔体31、以及自腔体31向风电叶片4进行雨水释放的喷嘴结构32,其中喷嘴结构32按照液体流通截面的不同分为若干组,腔体31内设置有用于对不同流通截面的喷嘴结构32进行选择性开放的阻流板33。在工作过程中,用于对风电叶片4进行作用的液体进入到腔体31内,通过腔体31的中转后自喷嘴结构32喷射出,从而到达风电叶片4表面,形成近似雨水的作用情况,使得风电叶片4能够在模拟仿真的情况下获得有效的测试。其中,喷嘴结构32的液体流通截面设置有多种,通过阻流板33对所需的液体流通面积的喷嘴结构32进行开放,而对不需要的喷嘴结构32进行关闭,从而实现雨滴尺寸的控制,降雨量通过进入腔体31内的泵送压力以及持续的降雨时间来综合调节,从而有效的实现了更加多样性的测试条件,提高测试的精准度。
更加具体的结构参见图4,腔体31通过桶体34,以及对其顶部进行密封的顶盖35共同围设而成,顶盖35通过套管36与设备箱体顶部固定连接,阻流板33顶部设置有入水硬管37,且入水硬管37外围设置有限位凸台37a, 限位凸台37a与顶盖35相对于腔体31的内壁相抵,用于确保阻流板33与腔体31底部在顶盖35与桶体34连接到位后贴合,其中,入水硬管37位于限位凸台37a与阻流板33之间的部分上设置有向腔体31内供水的入水口37b。
继续参见3,上述结构在组装的过程中,需要按照以下步骤进行:
S1:将已经完成固定连接的顶盖35和套管36固定在设备箱体上,其中,需保证套管36具有顶部开口;
S2:将固定完成的入水硬管37和阻流板33自下而上向顶盖35靠近,此时需保证入水硬管37上已经设置有限位凸台37a,从而使得入水硬管37插入套管36内,且直至限位凸台37a与顶盖35底部相抵为止,其中,优选入水硬管37超出套管36顶部,一方面便于水管的连接,另一方面可安装齿轮从而在动力装置的带动下而转动;
S3:将喷嘴结构32安装在桶体34底部,并将桶体34自下而上向阻流板33靠近,对其与顶盖35进行固定连接,同时保证腔体31底部与阻流板33贴合。
在上述结构安装完成后,在进行工作时,通过入水硬管37进行液体的供给,进入其内的液体通过入水口37b进入到腔体31内,并在此处获得中转而通过阻流板33后自其开启的喷嘴结构32而喷射出,从而作用于风电叶片4上。
作为上述实施例的优选,信息采集单元2为图像采集设备,用于向控制器1发送风电叶片4的图像,目前,风电叶片4的损害主要以裂缝为主,因此在本发明中,以裂缝的图像作为评价的指标更为客观且准确。
其中,控制器1对来自信息采集单元2图像中的裂纹的轮廓进行检测,并对各裂纹图像进行拼接为整幅图像来计算其几何参数。针对裂缝,因为深度难以控制,因此在所采集到的图像中,通过对较为分散的裂缝形状进行轮廓提取,并在提取后拼接为整体而进行几何参数的计算,可通过现有的图像处理技术实现,从而使得形状和数量多变的裂缝获得了统一的评价标准,便于实现产业化。
具体的,控制器1通过图像处理算法实现裂纹的探测与识别,并根据目标探测与识别的结果对信息采集单元2的分辨率进行调节,其中,在目标识别过程中的分辨率高于目标探测过程中的分辨率。在实际的操作中,由于裂缝的探测和识别对像素的要求不同,为了降低对整个系统的硬件要求,针对目标的探测和识别优选采用不同的分辨率来实现,其中,目标探测过程中的分辨率通过合并相邻像素的方式获得低像素。
作为上述实施例的优选,将图像转化为灰度图,并对其进行二值化处理,对二值图中的裂缝轮廓进行线段提取,从而组成多边形,通过各个多边形的拼接获得所述整幅图像。参见图5和图6,其中曲线实线部分作为一种缝隙轮廓进行展示,通过轮廓多边形的提取可形成便于拼接的形式,图中虚线部分则为提取后的多边形轮廓。
本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种风电叶片雨蚀测试系统,其特征在于,包括控制器、信息采集单元和执行单元;
所述执行单元用于在所述控制器的控制下向以设定速度旋转的风电叶片进行液体喷淋;
所述信息采集单元用于对喷淋完成的所述风电叶片进行损害情况的采集,并上传至所述控制器进行分析;
所述执行单元包括腔体、喷嘴结构、阻流板和入水硬管,所述腔体通过桶体和顶盖共同围设而成,所述入水硬管设置在所述阻流板顶部,在所述入水硬管外围设置有限位凸台,所述限位凸台与所述顶盖相对于腔体的内壁相抵接,使所述顶盖与所述桶体连接后所述阻流板与所述腔体底部相贴合,所述顶盖通过套管与设备箱体顶部固定连接,在所述入水硬管位于所述限位凸台和所述阻流板之间的部分设置有向所述腔体内供水的入水口;
所述信息采集单元为图像采集设备,用于向所述控制器发送所述风电叶片的图像;
所述控制器对来自所述信息采集单元图像中的裂纹的轮廓进行检测,并对各裂纹图像进行拼接为整幅图像来计算其几何参数;
所述控制器通过图像处理算法实现所述裂纹的探测与识别,并根据目标探测与识别的结果对所述信息采集单元的分辨率进行调节,其中,在目标识别过程中的分辨率高于目标探测过程中的分辨率。
2.根据权利要求1所述的风电叶片雨蚀测试系统,其特征在于,所述控制器实现喷淋液体至少以下参数的控制:雨滴尺寸、降雨量、温度和盐度。
3.根据权利要求1所述的风电叶片雨蚀测试系统,其特征在于,目标探测过程中的分辨率通过合并相邻像素的方式获得。
4.根据权利要求1所述的风电叶片雨蚀测试系统,其特征在于,将所述图像转化为灰度图,并对其进行二值化处理,对二值图中的裂缝轮廓进行线段提取,从而组成多边形,通过各个多边形的拼接获得所述整幅图像。
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